Un nuovo approccio alle batterie per veicoli elettrici: sicure, riparabili, sostenibili
La spettroscopia di impedenza elettrochimica è destinata a rilevare in futuro i micro-cortocircuiti prima che provochino incendi alle batterie
Annunci
Un gruppo di ricerca guidato dal Politecnico di Graz sta elaborando nuove linee guida per la progettazione delle batterie dei veicoli elettrici. Queste soluzioni aumentano la sicurezza, facilitano le riparazioni e migliorano la sostenibilità durante l’intero ciclo di vita.
Lo sviluppo delle batterie di trazione per veicoli elettrici sta diventando sempre più complesso. Le prestazioni elettriche, il comportamento termico e la sicurezza meccanica interagiscono strettamente tra loro e richiedono soluzioni integrate. Allo stesso tempo, finora sono mancati standard di progettazione uniformi. Ciò comporta alcuni svantaggi. In caso di incidente, ciò rende più difficile per i servizi di emergenza gestire in modo sicuro le batterie danneggiate o in fiamme, e anche il riciclaggio risulta molto più complicato a causa della mancanza di uniformità nei progetti. Nel progetto di ricerca E-Track, l’Istituto per la Sicurezza dei Veicoli dell’Università Tecnica di Graz (TU Graz), in collaborazione con l’Istituto di Scienze dei Sistemi Ambientali dell’Università di Graz e con partner industriali, ha sviluppato linee guida di progettazione ben fondate che rendono i sistemi di batterie più sicuri, più sostenibili e più economici.
Svantaggi dovuti alla mancanza di standard di progettazione
«In assenza di standard di progettazione uniformi, i servizi di emergenza si trovano spesso ad affrontare sfide notevoli in caso di emergenza, poiché la struttura e il comportamento dei sistemi di batterie sono difficili da valutare. Allo stesso tempo, si perdono risorse preziose se le batterie non possono essere riparate o riciclate completamente», spiega il responsabile del progetto Markus Fasching dell’Istituto per la sicurezza dei veicoli della TU Graz. «Il nostro lavoro dimostra che sicurezza, efficienza e riciclabilità possono essere migliorate contemporaneamente grazie a una progettazione ben ponderata».
Una delle principali carenze degli attuali sistemi di batterie è la loro limitata riparabilità e riciclabilità. Molti produttori ricorrono ad alloggiamenti incollati con paste termoconduttive per la regolazione della temperatura, che offrono vantaggi nella produzione ma spesso costringono alla sostituzione dell’intero pacco batterie in caso di danneggiamento. Il team ha utilizzato questo metodo costruttivo come base progettuale per le proprie ricerche. I ricercatori hanno inoltre esaminato due progetti alternativi, tra cui un concetto con coperchi dell’alloggiamento sostituibili, in cui il calore viene dissipato tramite cuscinetti termici, e un progetto raffreddato a liquido. In quest’ultimo caso, un olio elettricamente isolante si fa carico della dissipazione del calore e l’alloggiamento viene avvitato con una guarnizione. Ciò facilita lo smontaggio e consente la sostituzione mirata delle singole celle.
Vale la pena semplificare le riparazioni
Le analisi dimostrano che le celle della batteria rappresentano sia il principale fattore di costo sia il fattore decisivo in termini di sicurezza e sostenibilità. Esse costituiscono circa il 75 per cento della massa totale, motivo per cui il loro riutilizzo dopo un incidente è fondamentale per l’equilibrio ecologico ed economico. Le analisi del ciclo di vita lo dimostrano. I progetti che facilitano la riparazione sono vantaggiosi già quando l’8% delle celle può essere riutilizzato. La facilità di smontaggio favorisce inoltre il riciclaggio dei materiali. Il team di ricerca ha inoltre sviluppato nuovi metodi diagnostici basati sulla spettroscopia di impedenza elettrochimica. Questi metodi diagnostici, abbinati a modelli multifisici virtuali, consentono di rilevare in modo affidabile danni interni quali i microcortocircuiti, che altrimenti potrebbero portare a eventi critici a ritardo temporale, come gli incendi delle batterie.
Sebbene le linee guida siano state sviluppate principalmente per i veicoli elettrici a due ruote, i metodi e gli approcci di simulazione possono essere direttamente trasferiti a classi di veicoli più grandi, quali autovetture e autocarri. I risultati di E-Track costituiscono quindi una solida base per futuri standard industriali e potrebbero anche fungere da punto di partenza per i quadri normativi. Esistono già alcuni soggetti interessati del settore che hanno manifestato interesse per progetti di follow-up volti a condurre ulteriori ricerche sui metodi diagnostici per la valutazione dello stato di sicurezza e sui modelli di simulazione multifisica. Il progetto completato è stato finanziato dall’Agenzia austriaca per la promozione della ricerca FFG.
Nota: questo articolo è stato tradotto utilizzando un sistema informatico senza intervento umano. LUMITOS offre queste traduzioni automatiche per presentare una gamma più ampia di notizie attuali. Poiché questo articolo è stato tradotto con traduzione automatica, è possibile che contenga errori di vocabolario, sintassi o grammatica. L'articolo originale in Inglese può essere trovato qui.
Pubblicazione originale
Altre notizie dal dipartimento scienza
Le notizie più lette
Altre notizie dagli altri portali
Vedere i mondi tematici per i contenuti correlati
Mondo Tematico della Spettroscopia
L'analisi attraverso la spettroscopia ci offre prospettive uniche sulla composizione e sulla struttura dei materiali. Dalla spettroscopia UV-Vis alla spettroscopia infrarossa e Raman, fino alla spettroscopia di fluorescenza e di assorbimento atomico - la spettroscopia ci fornisce un'ampia gamma di tecniche analitiche per caratterizzare le sostanze con precisione. Immergiti nell'affascinante mondo della spettroscopia!
Mondo Tematico della Spettroscopia
L'analisi attraverso la spettroscopia ci offre prospettive uniche sulla composizione e sulla struttura dei materiali. Dalla spettroscopia UV-Vis alla spettroscopia infrarossa e Raman, fino alla spettroscopia di fluorescenza e di assorbimento atomico - la spettroscopia ci fornisce un'ampia gamma di tecniche analitiche per caratterizzare le sostanze con precisione. Immergiti nell'affascinante mondo della spettroscopia!
Il mundo della tecnologia delle batterie
Il mundo della tecnologia delle batterie riunisce in modo unico tutte le conoscenze rilevanti. Qui troverete tutto ciò che riguarda i fornitori e i loro prodotti, webinar, white paper, cataloghi e brochure.
Il mundo della tecnologia delle batterie
Il mundo della tecnologia delle batterie riunisce in modo unico tutte le conoscenze rilevanti. Qui troverete tutto ciò che riguarda i fornitori e i loro prodotti, webinar, white paper, cataloghi e brochure.